JP6510496B2

JP6510496B2 - 無線通信システムにおける送受信ビームを選択するための装置及び方法

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Publication number: JP6510496B2
Application number: JP2016512847A
Authority: JP
Inventors: チャン−ホン・キム; テ−ヨン・キム; ジ−ユン・ソル
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2019-05-08
Anticipated expiration: 2034-05-12
Also published as: KR102183213B1; CN105210306B; US9203497B2; KR20140133481A; EP2995014B1; US20140334566A1; CN105210306A; EP2995014A4; JP2016519537A; EP2995014A1; WO2014182143A1

Description

本開示は、無線通信システムにおけるビームフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）に関する。

現在、無線通信網のデータ使用量は幾何級数的に増加している。これにより、次世代（ｂｅｙｏｎｄ４Ｇ）移動通信技術は室外環境でもギガバイト（Ｇｉｇａｂｙｔｅ）級の通信をサポートしなければならず、そのための候補となる技術としてミリメートル（ｍｍ）帯域でのビームフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技術が最近注目を浴びている。前記ミリメートル帯域は既存の低周波帯域に比べて広帯域を使用できる長所を有する。しかし、前記ミリメートル帯域はチャネル減衰が大きい短所を有する。前記ビームフォーミングは複数のアンテナを使用して特定の方向に信号の強度を増加させることができる技術で、過去多くの研究がビームフォーミングに対して行われていたため、ビームフォーミングは、高周波帯域で波長の長さが短くなることによって複数のアンテナを小さな領域に集積できる。したがって、前記ビームフォーミング技術が前記ミリメートル帯域のチャネル減衰を克服できる重要な技術としてもう一度注目を浴びている。

前記ビームフォーミングは、デジタル（ｄｉｇｉｔｉａｌ）端、すなわち、基底帯域（ｂａｓｅｂａｎｄ）、Ｄ／Ａ（ＤｉｇｉｔａｌｔｏＡｎａｌｏｇ）変換後、又は、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）端のいずれの部分でも具現されることができる。前記ビームフォーミングをデジタル端で具現する場合、ビームフォーミング係数（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）、すなわち、信号の強度及び位相（ｐｈａｓｅ）を調整することは容易である。しかし、この場合、アンテナごとに基底帯域−Ｄ／Ａ−ＲＦと続くＲＦチェーン（ｃｈａｉｎ）が具備されなければならず、費用及び具現が困難である。一方、前記ビームフォーミングをＲＦ端で具現する場合、安価であるが、信号の強度及び位相を微細に調整することは難しい。

ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）ビームフォーミングは、少数のＲＦチェーンだけで基底帯域を構成し、各ＲＦチェーンごとにさらにＲＦビームフォーマ（ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）を結合することによって、デジタルプリコーダ（ｐｒｅｃｏｄｅｒ）を介して多重データを伝送し、ＲＦビームフォーマを介してビームフォーミング利得を得る方式である。したがって、前記ハイブリッドビームフォーミングの場合、上述したデジタルビームフォーミング及びアナログビームフォーミング技術に比べて適切なトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）が行われることができる。

前記ハイブリッドビームフォーミングは、ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）システムとの結合が可能で、その構造は様々に具現され得る。例えば、１つの物理的なアレイアンテナ（ａｒｒａｙａｎｔｅｎｎａ）に複数のＲＦチェーンのＲＦビームフォーマが加算器（ａｄｄｅｒ）を介して連結され得る。この場合、各ＲＦチェーンごとのＲＦビームフォーマと連結されるアレイアンテナが同じである。したがって、各ＲＦビームフォーマのビーム係数によって基底帯域を基準とする有効チャネル（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｈａｎｎｅｌ）の相関度（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）が大きく上がる場合がある。換言すれば、ビームフォーミングのために使用されるビーム間の相関度がビーム係数によって変化するようになる。前記ビーム間の相関度の変化は使用されるＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）モードに応じて性能を悪化させることも、又は、改善させることもできる。したがって、前記ハイブリッドビームフォーミング構造で、前記ビーム間の相関度を考慮して実際のデータ送受信に使用するビームを適切に選択するための代案が提示されなければならない。

無線通信システムにおける受信端の動作方法は、送信端から前記送信端のアナログビーム（ｂｅａｍ）に関するサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報を受信する過程と、前記サブセット情報に基づいて前記受信端へのデータ信号の送信に使用される送信ビームの組み合わせを決定する過程を含み、前記サブセット情報は、前記アナログビームが分類される少なくとも１つのサブセットを示し、前記少なくとも１つのサブセットの各アナログビームは、他の１つとしきい値以下の相関度を有する。

一部の実施形態によれば、前記送信ビームの組み合わせは同じサブセットに属し、空間多重化される。

一部の実施形態によれば、前記送信ビームの組み合わせを決定する過程は、各サブセットで最も優れたチャネル品質を提供する、多重化次数（ｏｒｄｅｒ）に対応する個数のアナログビームを識別する過程と、サブセット別に識別されたアナログビームの個数のチャネル品質合計（ｓｕｍ）を算出する過程と、各サブセット内の、最大のチャネル品質合計を有するアナログビームを前記送信ビームの組み合わせとして決定する過程と、を含む。

一部の実施形態によれば、前記送信ビームの組み合わせは、空間多重化（ｓｐａｔｉａｌｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）のためのビーム組み合わせとして、全ての送信ビームのうち、最大のチャネル品質値を提供し、そして、それぞれがしきい値未満の相関度を有する多重化次数と同じ個数の送信ビームを含む。

一部の実施形態によれば、前記送信ビームの組み合わせを決定する過程は、前記送信端の全てのアナログビームのうち最大のチャネル品質を有する第１ビームを選択する過程と、
前記チャネル品質が大きい順に、前記第１ビームを残りのビームのそれぞれと比較する過程と、
前記第１ビームと前記残りのビームの１つとの間の相関度がしきい値以上であれば、該当ビームを前記送信ビームの組み合わせから除く過程と、
前記相関度がしきい値未満であれば、該当ビームを前記送信ビームの組み合わせに含む過程を含む。

一部の実施形態によれば、前記送信ビームの組み合わせを決定する過程で、各送信ビームはダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）のために異なるサブセットに属する。

一部の実施形態によれば、前記送信ビームの組み合わせを決定する過程は、前記送信端の全てのアナログ送信ビームのうち最大のチャネル品質を有する第１ビームを選択する過程と、前記チャネル品質が大きい順に、前記第１ビームを残りのアナログビームの各１つと比較する過程と、１つの残りのアナログビームが前記第１ビームと同じサブセットに属する場合、前記１つの残りのアナログビームを前記送信ビームの組み合わせから除く過程と、前記１つの残りのアナログビームが前記第１ビームと同じサブセットに属しない場合、前記１つのアナログビームを前記送信ビームの組み合わせに含む過程を含む。

一部の実施形態によれば、前記送信ビームの組み合わせは、ダイバーシティのためのビーム組み合わせとして、サブセットの送信ビーム又は全ての送信ビームのうち最大のチャネル品質値を有するダイバーシティ次数と同じ個数の送信ビームを含む。

一部の実施形態によれば、前記サブセット情報は、前記送信端のアナログビーム係数を構成する大きさ及び位相値ベクター（ｖｅｃｔｏｒ）セット、前記送信端のアナログビーム係数を示す操舵角（ｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅ）値セット、前記送信端の分類されたサブセットを示すＭＩＭＯモード別ビットマップ（ｂｉｔｍａｐ）の中の少なくとも１つを含む。

一部の実施形態によれば、前記方法は、前記送信端によって、サブセットの中の２つの送信ビームの全てのペア（ｐａｉｒ）の相関度が前記限界値以下になるように送信ビームを分類するサブセットを決定する過程をさらに含む。

一部の実施形態によれば、前記少なくとも１つのサブセットは、ＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）モードに応じて互いに異なるように決定される。

一部の実施形態によれば、前記サブセット情報は、周期的に放送されるシステム情報として受信されたり、初期アクセス手順中に受信されたり、前記初期アクセス手順後に受信されたり、又は、ハンドオーバ手順中に交換されるシステム情報として受信される。

一部の実施形態によれば、前記方法は、前記送信端によって送信される少なくとも１つの参照信号を用いて前記送信ビーム別チャネル品質を測定する過程をさらに含む。

一部の実施形態によれば、前記方法は、前記送信ビームの組み合わせによる有効チャネル（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｈａｎｎｅｌ）を算出する過程と、前記有効チャネルに基づいてデジタルビームフォーミングのためのプリコーディング（ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）行列を選択する過程と、前記送信ビームの組み合わせ及び前記選択されたプリコーディング行列を前記送信端に送信する過程と、前記送信端で前記プリコーディング行列によってデジタルビームフォーミングされ、前記送信ビームの組み合わせによってアナログビームフォーミングされたデータ信号を受信する過程と、をさらに含む。

無線通信システムにおける送信端の動作方法は、前記送信端のアナログビーム（ｂｅａｍ）に関するサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報を送信する過程と、前記サブセット情報に基づいて決定された送信ビームの組み合わせを受信端から受信する過程と、前記送信ビームの組み合わせを用いて、前記受信端へのデータ信号の送信に対してアナログビームフォーミングを行う過程と、を含み、前記サブセット情報は、前記アナログビームが分類される少なくとも１つのサブセットを示し、前記少なくとも１つのサブセットの各アナログビームは、他の１つとしきい値以下の相関度を有する。

一部の実施形態によれば、前記送信ビームの組み合わせは、同じサブセットに属し、空間多重化される。

一部の実施形態によれば、前記送信ビームの組み合わせは、ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）のために異なるサブセットに属する。

一部の実施形態によれば、前記サブセット情報は、ＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）モードに応じて異なるサブセットを含む。

無線通信システムにおける受信端装置は、送信端から前記送信端のアナログビーム（ｂｅａｍ）に関するサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報を受信する通信部と、前記サブセット情報に基づいて前記受信端へのデータ信号の送信に使用される送信ビームの組み合わせを決定する制御部を含み、前記サブセット情報は、前記アナログビームが分類される少なくとも１つのサブセットを含み、アナログビームのそれぞれは、他の１つとしきい値以下の相関度を有する。

一部の実施形態によれば、前記制御部は、最も優れたチャネル品質を提供するアナログビームのサブセットを識別し、各サブセットのアナログビームのチャネル品質合計（ｓｕｍ）を算出し、最大のチャネル品質合計を有するサブセットを前記送信ビームの組み合わせとして決定する。

一部の実施形態によれば、前記制御部は、前記送信端の全てのアナログ送信ビームのうち最大のチャネル品質を有する第１ビームを選択し、前記チャネル品質が大きい順に第１ビームを残りのビームの各１つと比較し、前記第１ビームと前記残りのアナログビームの１つとの間の相関度がしきい値以上であれば、前記残りのアナログビームの１つを前記送信ビームの組み合わせから除き、前記相関度がしきい値未満であれば、前記残りのアナログビームの１つを前記送信ビームの組み合わせに含む。

一部の実施形態によれば、前記制御部は、前記送信端の全てのアナログビームのうち最大のチャネル品質を有する第１ビームを選択し、前記チャネル品質が大きい順に前記第１ビームを残りのアナログビームの各１つと比較し、前記残りのアナログビームの１つが前記第１ビームと同じサブセットに属する場合、前記残りのアナログビームの１つを前記送信ビームの組み合わせから除き、前記残りのビームの１つが前記第１ビームと同じサブセットに属しない場合、前記残りのビームの１つを前記送信ビームの組み合わせに含む。

一部の実施形態によれば、前記制御部は、ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）のためのビーム組み合わせとして、各送信ビームが特定のサブセットに属する、又は送信ビームの数が、最大のチャネル品質に対するダイバーシティ次数と同じである、前記送信ビームの組み合わせを決定する。

一部の実施形態によれば、前記制御部は、前記送信端によって、サブセットの中の２つの送信ビームの全てのペア（ｐａｉｒ）の相関度が前記限界値以下になるように送信ビームを分類するサブセットを決定する。

一部の実施形態によれば、前記制御部は、前記送信端によって送信される少なくとも１つの参照信号を用いて前記送信ビーム別チャネル品質を測定する。

一部の実施形態によれば、前記制御部は、前記送信ビームの組み合わせによる有効チャネル（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｈａｎｎｅｌ）を算出し、前記有効チャネルに基づいてデジタルビームフォーミングのためのプリコーディング（ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）行列を選択し、前記通信部は、前記送信ビームの組み合わせ及び前記選択されたプリコーディング行列を前記送信端に送信し、前記送信端で前記プリコーディング行列によってデジタルビームフォーミングされ、前記送信ビームの組み合わせによってアナログビームフォーミングされたデータ信号を受信する。

無線通信システムにおける送信端装置は、前記送信端のアナログビーム（ｂｅａｍ）に関するサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報を送信し、前記サブセット情報に基づいて決定された送信ビームの組み合わせを受信端から受信する通信部と、前記送信ビームの組み合わせを用いて、前記受信端へのデータ信号の送信に対してアナログビームフォーミングを行うように構成される制御部を含み、前記サブセット情報は、前記アナログビームが分類されるを少なくとも１つのサブセットを示し、前記少なくとも１つのサブセットの各アナログビームは、他の１つとしきい値以下の相関度を有する。

下記の発明を実施するための具体的な内容を開始する前に、本特許文献全般に使用される特定の単語及び構文の定義を説明することが有利であろう。すなわち、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ、ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語及びその派生語らは制限なく含むことを意味し、「又は（ｏｒ）」という用語は包括的な意味であり、及び／又は「〜と関連づけられた（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｗｉｔｈ、ａｓｓｏｃｉａｔｅｄｔｈｅｒｅｗｉｔｈ）」という構文及びその派生語らは〜を含む、〜内に含まれる、〜と互いに接続する、〜を含有する、〜に含有される、〜と接続する又は〜に接続させる、〜と連結する又は〜に連結させる、〜と通信可能である、〜と協力する、〜を挟む、〜と併置する、〜に近い、〜に縛られる又は〜で縛られる、〜を有する、〜の特性を持つなどを意味する場合があり、「制御機」という用語は、少なくとも１つの動作を制御し、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの中の少なくとも２つの一部の組み合わせで具現されることができる任意のデバイス、システム又はその一部を意味する。任意の特定の制御機と関連づけられた機能が近距離でも遠距離でも中央に集中されたり分配されることができるという点に留意すべきである。特定の単語及び構文に対する定義は本特許文献全般にわたって提供され、当業者であれば、ほとんどの場合でなければ、多くの部分で、その定義がそのように定義された単語及び構文の以前及び今後の使用に適用されるということを理解できるはずである。

本発明及び本発明の長所に対するより完全な理解のために、後述する詳細な説明に対して添付された図面と共に参照番号が提供される。
本開示の実施形態によるハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）ビームフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）構造を示す図である。本開示の他の実施形態によるハイブリッドビームフォーミング構造を示す図である。本開示のさらに他の実施形態によるハイブリッドビームフォーミング構造を示す図である。本開示の実施形態による無線通信システムにおけるサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報の送信例を示す図である。本開示の実施形態による無線通信システムにおけるサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報の送信例を示す図である。本開示の実施形態による無線通信システムにおけるサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報の送信例を示す図である。本開示の実施形態による無線通信システムにおけるサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報の送信例を示す図である。本開示の実施形態による無線通信システムにおけるサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報の送信例を示す図である。本開示の実施形態による無線通信システムにおけるサブセット情報の構成例を示す図である。本開示の実施形態による無線通信システムにおける受信端の動作手順を示す図である。本開示の実施形態による無線通信システムにおける送信端の動作手順を示す図である。本開示の実施形態による無線通信システムにおける受信端のビーム組み合わせの決定手順を示す図である。本開示の他の実施形態による無線通信システムにおける受信端のビーム組み合わせの決定手順を示す図である。本開示のさらに他の実施形態による無線通信システムにおける受信端のビーム組み合わせの決定手順を示す図である。本開示のさらに他の実施形態による無線通信システムにおける受信端のビーム組み合わせの決定手順を示す図である。本開示のさらに他の実施形態による無線通信システムにおける送信端のブロック構成を示す図である。本開示のさらに他の実施形態による無線通信システムにおける受信端のブロック構成を示す図である。

以下、説明される図１乃至図１７及び本特許文献の本願発明の原理を説明するために用いられる様々な実施形態は単なる例示にすぎず、本願発明の範囲を限定するいかなる方法としても理解されてはならない。当業者であれば、本願発明の原理が任意の適切に構成された情報通信（ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）技術で具現されることができることを理解できるはずである。以下、添付された図面を参照して本発明の動作原理を詳細に説明する。以下、本発明を説明する際に関連した公知機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に不明確にする恐れがあると判断された場合はその詳細な説明を省略する。そして、後述の用語は本発明での機能を考慮して定義された用語であって、これはユーザ、運用者の意図又は慣例などによって異なる場合がある。したがって、その定義は本明細書全般にわたる内容に基づいて行われるべきである。

以下、本開示は、ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）ビームフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を採用した無線通信システムにおけるビームフォーミングのためのビームを選択する技術について説明する。以下、本開示は、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）／ＯＦＤＭＡ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）方式の無線通信システムを例に挙げて説明する。

図１は、本開示の例示的な実施形態によるハイブリッドビームフォーミング構造を図示している。

上記図１を参照すると、前記ハイブリッドビームフォーミングは、デジタルビームフォーミングブロック１１０、チェーン（ｃｈａｉｎ）ブロック１２０、アナログビームフォーミングブロック１３０によって行われる。具体的には、前記デジタルビームフォーミングブロック１１０は、ＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）エンコーダ（ｅｎｃｏｄｅｒ）１１２、基底帯域プリコーダ（ｂａｓｅｂａｎｄｐｒｅｃｏｄｅｒ）１１４を含む。前記チェーンブロック１２０は、Ｎ個のチェーンを含み、各チェーンは、ＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）ブロック１２２、Ｐ／Ｓ（ＰａｒａｌｌｅｌｔｏＳｅｒｉａｌ）ブロック１２４、ＤＡＣ（ＤｉｇｉｔａｌｔｏＡｎａｌｏｇＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）１２６を含む。前記アナログビームフォーミングブロック１３０は、Ｎ個のミキサ（ｍｉｘｅｒ）１３２−１乃至１３２−Ｎ、Ｎ×Ｋ個の位相（ｐｈａｓｅ）及び大きさ変換素子で構成されたＲＦビームフォーマ（ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒｓ）１３４−１１乃至１３４−ＮＫ、Ｋ個の加算器（ａｄｄｅｒ）１３６−１乃至１３６−Ｋ、Ｋ個のＰＡ（ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）１３８−１乃至１３８−Ｋ、Ｋ個の信号放射素子を具備したアレイアンテナ（ａｒｒａｙａｎｔｅｎｎａ）１４０を含む。上記図１に示すハイブリッドビームフォーミング構造は一例であり、具体的な構成は様々に具現され得る。

上記図１に示すように、前記ハイブリッドビームフォーミングは、ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送法との結合が可能である。上記図１を参照すると、１つの物理的なアレイアンテナ１４０に複数のチェーン（ｃｈａｉｎ）１２０のＲＦビームフォーマ１３４−１１乃至１３４−ＮＫが前記加算器１３６−１乃至１３６−Ｋを介して連結され得る。この場合、Ｎ個のチェーンのそれぞれで互いに異なるアナログビームが１つずつ形成されることができ、基底帯域を基準に、前記ＭＩＭＯエンコーダ１１２及び前記基底帯域プリコーダ１１４を介して、ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）、空間多重化（ｓｐａｔｉａｌｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）などのような既存のＭＩＭＯ法が遂行されることができる。また、送受信フィードバック量を考慮して、前記基底帯域プリコーダ１１４でサポートするプリコーディング（ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）及び前記ＲＦビームフォーマ１３４−１１乃至１３４−ＮＫでサポートするビームの種類を有限数に制限して運用することが可能である。この時、前記基底帯域プリコーダ１１４は、コードブック（ｃｏｄｅｂｏｏｋ）に基づくＰＭＩ（ＰｒｅｆｅｒｒｅｄＭａｔｒｉｘＩｎｄｅｘ）に対応することができ、前記ＲＦビームフォーマ１３４−１１乃至１３４−ＮＫは、ビームインデックス（ｂｅａｍｉｎｄｅｘ）のような新しいフィードバックを必要とする。

上記図１のような構造によれば、各チェーンのＲＦビームフォーマと連結されるアレイアンテナは同じである。具体的には、互いに異なるチェーンの信号は互いに異なるＲＦビームフォーマによってアナログビームフォーミングされるが、互いに異なるＲＦビームフォーマによって生成されたビームはアレイアンテナのアンテナ別に合算される。したがって、各ＲＦビームフォーマのビーム係数によって基底帯域を基準とする有効チャネル（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｈａｎｎｅｌ）の相関度（ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）が大幅に上がることができる。前記相関度が上がる場合、独立したチャネル経路の形成が難しくなりＭＩＭＯ伝送方式（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｍｏｄｅ）、特に、ＲＦチェーン別に互いに異なるデータシンボルを送信する空間多重化法又はチェーン別に互いに異なるユーザにデータシンボルを送る多重ユーザ（ＭＵ：Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ）ＭＩＭＯ法の性能が悪化する場合がある。これに対して、全てのチェーンによって同じデータシンボルを伝送するダイバーシティモードの場合、チャネル相関度が上がれば、ダイバーシティオーダ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙｏｒｄｅｒ）は減少する場合があるが、受信ＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）利得は上がる場合がある。したがって、ビーム係数の調節によって適切なトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）地点が選択されることができる。制限されたフィードバック環境の場合、ビーム係数調節は有限数のビームの中から特定のビームを選択することによって行われることができる。したがって、このような問題を解決するためには、ＭＩＭＯモードによる互いに異なるビーム選択方式が要求される。

したがって、本開示は、制限されたフィードバック環境でハイブリッドビームフォーミングシステム性能を向上させるためにＭＩＭＯ伝送方式によってビームの相関度を考慮したビーム選択方法を提案する。

ＲＦ端のアレイアンテナがＵＬＡ（ｕｎｉｆｏｒｍｌｉｎｅａｒａｒｒａｙ）の形態で、ＲＦビームフォーマは信号の位相のみを調整可能であれば、ＲＦビームフォーミングベクターは次のように表されることができ、１つの位相値は１つのビームに一対一対応できる。

ここで、前記

は、送信端のｉ番目ＲＦチェーンのｊ番目ＲＦビームフォーミングベクター、前記N_tは、送信端のアンテナ個数、前記

は、送信端のｉ番目ＲＦチェーンのｊ番目ビームの位相を意味する。ここで、前記ｉは、０以上

以下の整数値を有し、前記ｊは、０以上

以下の整数値を有する。前記

は、送信端のＲＦチェーン個数、前記

は、送信端のｉ番目ＲＦチェーンで運用可能なビームの個数を意味する。

一般的な無線通信システムで、送信端が特定のＭＩＭＯモードに対するチャネル品質情報のための要求を送信すると、受信端は、ＣＱＩ（ｃｈａｎｎｅｌｑｕａｌｉｔｙｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＲＩ（ｒａｎｋｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩの中の少なくとも１つの情報を送信端にフィードバックする。ハイブリッドビームフォーミングシステムの場合、ＲＦビームに対する情報がさらに要求される。前記受信端は、ミッドアンブル（ｍｉｄａｍｂｌｅ）のような参照信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｇｎａｌ）を介して送信端の全ての送信ビーム組み合わせに対応するチャネル情報を獲得でき、ＭＩＭＯの運用時、各ＲＦチェーン別の最適の送信ビーム組み合わせを決定した後、これを送信端にフィードバックできる。例えば、前記受信端は、ＲＦチェーン別ＢＩ（ＢｅａｍＩｎｄｅｘ）を送信端に伝送できる。この時、可能な全てのビーム組み合わせのセットは下記式２のように表されることができる。

ここで、前記Kは、可能な全てのビーム組み合わせのセット、前記

は、送信端のｉ番目ＲＦチェーンのｊ_ｎ番目ビームの位相、前記

は、送信端のＲＦチェーン個数、前記

前記可能な全てのビーム組み合わせのセットに含まれる元素の個数、すなわち、ビーム組み合わせの個数は下記式３のように表されることができる。

ここで、前記｜K｜は、可能な全てのビーム組み合わせのセットに含まれる元素の個数、前記

は、送信端のＲＦチェーン個数、前記

任意の２つの送信ＲＦチェーンの２つのビーム間の相関度は下記式４のように定義されることができる。

ここで、前記

は、ｐ番目ＲＦチェーンのｒ番目ＲＦビーム及びｑ番目ＲＦチェーンのｓ番目ＲＦビーム間の相関度、前記

は、送信端のｐ番目ＲＦチェーンのｒ番目ＲＦビームフォーミングベクター、前記

は、送信端のｑ番目ＲＦチェーンのｓ番目ＲＦビームフォーミングベクター、前記Hは、エルミート（ｈｅｒｍｉｔｉａｎ）であって、複素共役及び転置（ｃｏｍｐｌｅｘｃｏｎｊｕｇａｔｅａｎｄｔｒａｎｓｐｏｓｅ）を意味する。

ＲＦビームフォーミングベクターが上記式１のように正規化された場合、相関度

は、０と１の間の値を有することができ、１に近いほど２つのビーム間の相関度が高い。極端な例としては、２つのビームの位相が同じ場合は相関度が１で、２つのビームが互いに直交（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）する場合は相関度が０である。

本開示はＭＩＭＯモード別に適した相関度しきい値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を定義し、送信ビーム組み合わせを決定する時、上記式３のような｜K｜個の候補の中からしきい値を超える相関度を有する組み合わせの候補を検索対象から除く。ただし、一部のＭＩＭＯモードに対する相関度しきい値は同じ場合がある。

ビーム個数

がチェーン別にすべて異なり、各ビームの位相

もすべて異なる場合、ビーム組み合わせを決定するアルゴリズムの例は下記表１と同じである。

上記表１で、ステップ４の場合、最適のビーム組み合わせを探索する基準は有効ＳＩＮＲ最大化（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅＳＩＮＲｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）、相互情報量最大化（ｍｕｔｕａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（ｃａｐａｃｉｔｙ）ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）、最小ＳＮＲ最大化（ｍｉｎｉｍｕｍＳＮＲｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）の中の１つ又は２つの組み合わせとして定義できる。

すなわち、上記表１のように、各サブセットは前記サブセットに属するビームの中の全ての２つのビームの全てのペア（ｐａｉｒ）の相関度が前記しきい値以下になるように定義される。ここで、前記しきい値は、サブセットに含まれる送信ビームの個数の偏差が過度に大きくならないように定義されることが好ましい。同じ結果のために、上記表１と異なるアルゴリズムが使用されることができる。

ＲＦビームフォーマの具現複雑度及びＢＩフィードバックの効率性を考慮すれば、全ての送信端のＲＦチェーンで同じ数のビームを運用し、各チェーン別ビームの位相も同一に設定する実施形態も可能である。すなわち、

のように設定されることができる。この場合、１つの与えられた送信ビームセット

は、相関度基準によって少数のサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）に分類されることができる。この場合、ビーム組み合わせを決定するアルゴリズムの例は下記表２のとおりである

すなわち、上記表２のように、各サブセットは前記サブセットに属するビームの中の２つのビームの全てのペア（ｐａｉｒ）の相関度が前記しきい値以下になるように定義される。同じ結果のために、上記表２と異なるアルゴリズムが使用されることができる。

上述したサブセットの決定のための例示的な実施形態は、上記図１のようなハイブリッドビームフォーミング構造に基づいて説明された。上記図１と異なって、本開示の他の例示的な実施形態によれば、下記図２又は下記図３のようなハイブリッドビームフォーミング構造が使用されることができる。

図２は、本開示の他の例示的な実施形態によるハイブリッドビームフォーミング構造を図示する。上記図２は、デジタル経路が１つのサブアレイアンテナと連結される構造を例示する。

上記図２を参照すると、前記ハイブリッドビームフォーミングは、デジタルビームフォーミングブロック２１０、チェーンブロック２２０、アナログビームフォーミングブロック２３０によって行われる。具体的には、前記デジタルビームフォーミングブロック２１０は、ＭＩＭＯエンコーダ２１２、基底帯域プリコーダ２１４を含む。前記チェーンブロック２２０は、Ｎ個のチェーンを含み、各チェーンは、ＩＦＦＴブロック２２２、Ｐ／Ｓブロック２２４、ＤＡＣ２２６を含む。前記アナログビームフォーミングブロック２３０は、Ｎ個のミキサ２３２−１乃至２３２−Ｎ、Ｎ×Ｋ個の位相及び大きさ変換素子で構成されたＲＦビームフォーマ２３４−１１乃至２３４−ＮＫ、Ｋ個のＰＡ２３８−１乃至２３８−Ｋ、Ｋ個の信号放射素子を具備したサブアレイアンテナ２４０−１乃至２４０−Ｍを含む。上記図２のビームフォーミング構造の場合、前記チェーンブロック２２０（２３０→２２０）内の各ＲＦチェーンは、それぞれ独立したサブアレイアンテナ２４０を有する。

図３は、本開示のさらに例示的な実施形態によるハイブリッドビームフォーミング構造を図示する。上記図３は、各デジタル経路が全てのサブアレイアンテナと連結される構造を例示する。

上記図３を参照すると、前記ハイブリッドビームフォーミングは、デジタルビームフォーミングブロック３１０、チェーンブロック３２０、アナログビームフォーミングブロック３３０によって行われる。具体的には、前記デジタルビームフォーミングブロック３１０は、ＭＩＭＯエンコーダ３１２、基底帯域プリコーダ３１４を含む。前記チェーンブロック３２０は、Ｎ個のチェーンを含み、各チェーンは、ＩＦＦＴブロック３２２、Ｐ／Ｓブロック３２４、ＤＡＣ３２６を含む。前記アナログビームフォーミングブロック３３０は、Ｎ個のミキサ３３２−１乃至３３２−Ｎ、Ｎ×Ｋ個の位相及び大きさ変換素子で構成されたＲＦビームフォーマサブセット３３４−１１乃至３３４−ＮＫ、Ｋ個の加算器３３６−１乃至３３６−Ｋ、Ｋ個のＰＡ３３８−１乃至３３８−Ｋ、Ｋ個の信号放射素子を具備したサブアレイアンテナ３４０−１乃至３４０−Ｍを含む。

上記図３に示す構造は、上記図１及び上記図２の構造をすべてサポートできる一般的な構造の例示である。例えば、上記図３の構造で、１つのアンテナのみを使用すれば上記図１と類似の構造が具現され得る。また、上記図３の構造で、ＲＦチェーン個数及びアンテナ個数を同一にした後、互いに対応する経路にのみノン−ゼロ（ｎｏｎ−ｚｅｒｏ）ビームフォーミング係数を適用し、残りにゼロ（０）係数を適用すると、上記図２と類似の構造が具現され得る。ここで、ゼロ（０）係数の適用は連結を切る場合を含む。

上記図３のようなハイブリッドビームフォーミング構造の場合、ビームフォーミングベクターは下記式５のように表されることができる。

ここで、W_RFnは、ｎ番目ＲＦチェーンに対するビームフォーミングベクター、

は、ｎ番目ＲＦチェーン及びｍ番目サブアレイアンテナに対応するビームフォーミングベクターを意味する。

上記式５は、ＲＦチェーン個数が２、サブアレイアンテナ個数が３の場合のビームフォーミングベクターを例示する。この場合、ビームフォーミングベクターの間の相関度は下記式６のように決定されることができる。

ここで、前記ρは、ビームフォーミングベクターの間の相関度、W_RFnは、ｎ番目ＲＦチェーンに対するビームフォーミングベクター、

有限数のビームセットが各サブアレイ毎に定められている場合、サブアレイアンテナ別のビームを互いに組み合わせることで、上記式５と類似に総（ｔｏｔａｌ）ビームフォーミングベクターを構成した後、上述の方式によって相関度を基準にサブセットが決定されることができる。

要約すれば、上記式１のＲＦビームフォーミングベクターは下記式７のように一般化できる。

ここで、前記W_RFnは、ｎ番目ＲＦチェーンに対するビームフォーミングベクター、前記

は、ｎ番目ＲＦチェーン及びｍ番目サブアレイアンテナに対応するビームフォーミングベクター、前記

は、サブアレイアンテナの個数を意味する。

上記式７で表された各

は、上記式１に表されたビームフォーミングベクターに該当する。上記式７で、

が１であれば、上記図１のようなビームフォーミング構造に適用されるビームフォーミングベクターが構成される。

また、上記式２及び上記式３の

は、下記式８のように定義できる。

ここで、前記

は、送信端のｉ番目ＲＦチェーンで運用可能なビームの個数、前記

は、ｍ番目サブアレイアンテナで運用可能なビームの個数、前記

は、サブアレイアンテナの個数を意味する。

すなわち、上記式８を参照すると、ｉ番目ＲＦチェーンで運用可能なビームの個数はサブアレイアンテナ別ビーム個数の積で表される。したがって、上記図１のようなハイブリッドビームフォーミング構造の場合、

は１である。

上述のように、ビーム間の相関度によってビームのサブセットが決定される。具体的には、上記表１又は上記表２のようなアルゴリズムによってしきい値未満の相関度を有するビームで構成された少なくとも１つのサブセットが決定される。この時、ＭＩＭＯモード別に異なるサブセットが構成されることができる。換言すれば、全体のビームは少なくとも１つのサブセットに分類され、この時、ＭＩＭＯモードに応じて互いに異なるサブセット分類が決定されることができる。例えば、特定の２つのビームｂ１，ｂ２が存在する場合、ｂ１及びｂ２は空間多重化モードの場合、同じサブセットに属するが、ダイバーシティモードの場合、互いに異なるサブセットに属することができる。

前記少なくとも１つのサブセットは、基地局（ＢＳ）の送信ビームに対して決定されたり、又は、前記基地局の受信ビームに対して決定されることができる。この場合、前記少なくとも１つのサブセットは前記基地局のＲＦチェーン、アレイアンテナなどのハードウェア特性を考慮して決定される。また、前記少なくとも１つのサブセットは、端末の送信ビームに対して決定されたり、又は、前記端末の受信ビームに対して決定されることができる。この場合、前記少なくとも１つのサブセットは前記端末のＲＦチェーン、アレイアンテナなどのハードウェア特性を考慮して決定される。したがって、前記サブセットは前記基地局及び前記端末の製造過程で決定され、予め保存されることができる。

前記ビームのサブセットを利用すれば、基地局及び端末は相関度を考慮したビーム選択を行うことができる。例えば、ビーム間の相関度が低いほど性能が優れたＭＩＭＯモードで動作する場合、前記基地局及び前記端末は、所定の時間リソース又は周波数リソースの範囲内で同じサブセット内のビームの組み合わせを使用することができる。これに対して、ビーム間の相関度が高いほど性能が優れたＭＩＭＯモードで動作する場合、前記基地局及び前記端末は、所定の時間リソース又は周波数リソースの範囲内で互いに異なるサブセット内のビームの組み合わせを使用することができる。

前記サブセットがフレーム（ｆｒａｍｅ）又はサブフレーム（ｓｕｂｆｒａｍｅ）に対応できる。例えば、基地局は、特定のサブフレーム内で同じサブセット内のビームのみをサポートできる。すなわち、基地局は、サブフレームごとに使用可能なビームを制限でき、この時、使用されるビームの選択基準が前記サブセットであり得る。

本開示の例示的な実施形態によれば、前記基地局及び前記端末は、自らのビームに関するサブセット情報を共有することなく、上述のようにサブセットを活用できる。例えば、送信ビームフォーミングのための送信ビームの選択が送信端によって行われる場合、前記送信端が受信端に前記送信端の送信ビームに関するサブセット情報を提供しない場合でも、前記送信端はサブセットを考慮して複数のビームを選択できる。一方、送信ビームフォーミングのための送信ビームの選択が受信端によって行われる場合でも、送信端のアナログビームセットが予め決定されている場合、前記受信端は、送信端からの別途のシグナリングなしで前記送信端の送信ビームの相関度を計算できる。これにより、前記受信端は、計算された相関度に基づいて送信端のＭＩＭＯモード別サブセットを決定し、決定されたサブセットをメモリに保存することができる。以後、基地局がダウンリンク伝送のために特定のＭＩＭＯモードに対するＢＩ、ＰＭＩフィードバックを要求する場合、前記受信端は、自ら決定したサブセット情報を活用できる。

本開示の他の例示的な実施形態によれば、上述のようなサブセットの活用のために、前記送信端及び前記受信端は、サブセット情報を共有すべきである。例えば、送信端のアナログビームセットが予め決定されていない場合、例えば、メーカーによって送信端のアナログビームセットが互いに異なって送信端のサブセット情報を受信端に知らせなければならない場合、例えば、前記サブセット情報は、シグナリング（ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）を介して交換されることができる。具体的には、前記シグナリングを介して少なくとも１つのサブセットの識別情報、各サブセットに含まれるビームの識別情報が伝達されることができ、追加的には、前記ビームのビーム係数を含むビームベクターが伝達されることができる。ここで、前記ビーム係数は大きさ及び位相の組み合わせで表されることができる。

前記送信端が基地局の場合、前記サブセット情報は次のように伝送されることができる。例えば、前記基地局は、サブセット情報を放送チャネルを介して周期的に伝送できる。図４を参照すると、ステップ４０１にて、基地局４１０は、端末４２０にサブセット情報を含む周期的な放送メッセージを送信する。ここで、前記放送メッセージは、システム情報であり得る。別の例として、前記基地局４１０は、前記サブセット情報を端末４２０が電源がオンになった時に初期アクセスした後、端末４２０に伝送できる。図５を参照すると、ステップ５０１にて、基地局５１０及び端末５２０は、初期アクセス手順を行う。前記初期アクセス手順を行った後、ステップ５０３にて、前記基地局５１０は、前記端末５２０に前記サブセット情報を送信する。ただし、上記図５とは異なって、前記サブセット情報の送信は前記初期アクセス手順中の一部として含まれることができる。さらに別の例として、前記基地局５１０は、ハンドオフ（ｈａｎｄｏｆｆ）の際、ターゲット基地局に進入する過程で送信されるシステム情報に前記サブセット情報を含むことができる。図６を参照すると、ステップ６０１にて、サービング基地局６１０−１、ターゲット基地局６１０−２、端末６２０は、前記端末６２０のハンドオーバ手順を行う。前記ハンドオーバ手順の遂行中に、ステップ６０３にて、前記ターゲット基地局６１０−２は、前記端末６２０に前記サブセット情報を送信する。もし、端末別にサブセット情報を伝送する場合、例えば、上記図５及び上記図６のような場合、基地局は、端末で運用可能なＭＩＭＯモードを識別し、前記端末で運用可能なＭＩＭＯモードに限って前記サブセット情報を送信できる。

前記送信端が端末の場合、換言すれば、アップリンクで端末が基地局へ多重ビームを送信する場合、前記サブセット情報は次のように伝送されることができる。端末ごとに自らのビームに対する参照信号を個別的に伝送できる区間が与えられる場合、前記端末が基地局に進入して伝送チャネルを形成した後、前記端末はサブセット情報を基地局に送信できる。例えば、前記端末は、初期エントリ手順を介して前記サブセット情報を基地局に伝送できる。図７を参照すると、ステップ７０１にて、端末７２０及び基地局７１０は、初期エントリ手順を行う。この時、前記初期エントリ手順の遂行中に、ステップ７０３にて、前記端末７２０は、前記基地局７１０に前記サブセット情報を送信する。別の例として、前記端末７２０は、ハンドオーバの際にシステム情報を交換する過程で前記サブセット情報を基地局７１０に伝送できる。図８を参照すると、ステップ８０１にて、サービング基地局８１０−１、ターゲット基地局８１０−２、端末８２０は、前記端末８２０のハンドオーバ手順を行う。前記ハンドオーバ手順の遂行中に、ステップ８０３にて、前記端末８２０は、前記ターゲット基地局８１０−２に前記サブセット情報を送信する。以降、前記ターゲット基地局８１０−２が前記端末８２０からアップリンクデータ伝送要求を受信すると、前記ターゲット基地局８１０−２は、前記端末８２０にサウンディングチャネルを割り当て、ビーム参照信号を受信した後、予め保存されたサブセット情報に基づいて最適のビーム及びコードブック組み合わせを選択し、前記最適のビーム及びコードブックを知らせる情報をアップリンクリソース割り当て情報とともに前記端末８２０に伝送できる。これにより、前記端末８２０は、サブセット情報に基づいて選択された最適のビーム及びコードブックの組み合わせを使用して多重ビーム伝送を行う。

前記サブセット情報がシグナリングされる場合、前記サブセット情報の具体的な形態は様々に構成されることができる。例えば、前記サブセット情報は、以下の図９のように構成されることができる。

図９は、本開示の例示的な実施形態による無線通信システムにおけるサブセット情報の構成例を図示している。上記図９で、（ａ）はビーム係数を含む例示的な実施形態、（ｂ）は分類結果を含む例示的な実施形態を図示する。

上記図９の（ａ）を参照すると、本開示の例示的な実施形態によれば、受信端が自らサブセットを決定できるように、送信端がアナログビーム係数を受信端に知らせることができる。例えば、送信端が前記送信端は、前記ビーム係数を構成する大きさ及び位相値自体を受信端に伝達できる。別の例として、上記式１のようなＵＬＡ（ＵｎｉｆｏｒｍＬｉｎｅａｒＡｒｒａｙ）又はＵＰＡ（ＵｎｉｆｏｒｍＰｌａｎａｒＡｒｒａｙ）を使用する場合、ビームフォーミングベクターを１つ又は２つ以上の操舵角（ｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅ）値に一対一で対応させることが可能なので、前記送信端は、前記操舵角（ｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅ）値のみを符号化して受信端に伝送できる。ここで、前記操舵角が１つであればＵＬＡ、前記操舵角が２つであればＵＰＡで定義されることができる。例えば、送信端がチェーン別に８個のビームを使用できるＵＬＡで構成された場合、前記送信端が受信端に提供すべき情報は各ビームに該当する８個の操舵角（ｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅ）値で、前記８個の操舵角値を符号化するために必要なビット数は要求される正確度によって異なる場合がある。例えば、操舵角が−６０゜から６０゜まで１０゜の間隔で表現されれば、１３レベルが要求されるので、ビーム１つあたり４ビット（すなわち、１６レベル）が必要である。

上記図９の（ｂ）を参照すると、本開示の他の例示的な実施形態によれば、送信端がサブセット識別情報及びサブセットに含まれたビームの識別情報を知らせることができる。この場合、ＭＩＭＯモード別にサブセット個数及びサブセット内のビーム数が異なる場合があるので、ＭＩＭＯモード、サブセット個数、ビーム数をすべて区別できるように符号化される。一般に、送信端で運用可能なビーム個数はミッドアンブル、サウンディング信号のような参照信号のパターン（ｐａｔｔｅｒｎ）に影響を受けるため、前記運用可能なビーム個数は固定的な場合がある。また、同じビット数で該当情報を符号化しなければならない制約が与えられる場合、前記サブセット情報は、｛ＭＩＭＯモードインデックス｝−｛ビーム別サブセットインテックス｝形態で符号化できる。例えば、ダイバーシティ／空間多重化などの２つのＭＩＭＯモードにサブセット種類が区別され、サブセット種類が最大２つ、送信端のビーム数が８個の場合、サブセット情報はｍ_０ｍ_１ｍ_２ｍ_３ｍ_４ｍ_５ｍ_６ｍ_７ｍ_８の９ビットで表されることができる。ここで、前記ｍ_０は、ＭＩＭＯモード識別子、残りのｍ_１乃至ｍ_８の８ビットは、ビットマップ（ｂｉｔｍａｐ）であって、各ビームが属するサブセット識別子であり得る。具体的な例によれば、ｍ_０が０であればダイバーシティ、１であれば空間多重化を意味し、ｍ_１乃至ｍ_８が０１０１０１０１であれば１，３，５，７番ビームはサブセット０に、２，４，６，８番ビームはサブセット１に属することを意味できる。

図１０は、本開示の例示的な実施形態による無線通信システムにおける受信端の動作手順を図示している。

上記図１０を参照すると、前記受信端は、ステップ１００１にて、前記送信端から、送信端の送信ビームサブセット情報を受信する。前記サブセット情報は、前記送信端のアナログ送信ビームを少なくとも１つのサブセットに分類した結果を示す情報及び前記サブセットを決定するために使用される情報の中の１つを含む。例えば、前記受信端が端末の場合、前記受信端は、前記受信端の初期接続過程で前記サブセット情報を受信したり、又は、前記受信端の前記初期接続の直後前記サブセット情報を受信したり、又は、基地局で放送するシステム情報から前記サブセット情報を獲得したり、又は、前記受信端のハンドオーバ手順中に前記サブセット情報を受信することができる。別の例として、前記受信端が基地局の場合、前記受信端は、前記送信端の初期接続過程で前記サブセット情報を受信したり、又は、前記送信端の前記初期接続の直後前記サブセット情報を受信したり、又は、前記送信端のハンドオーバ手順中に前記サブセット情報を受信することができる。

前記サブセット情報を受信した後、前記受信端は、ステップ１００３に進み、前記送信端で送信される参照信号を用いてチャネル品質を測定する。具体的には、前記参照信号はプリアンブル、ミッドアンブル、同期信号、パイロット信号などであり得る。また、前記チャネル品質は、受信信号強度（ＲＳＳ：ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ）であり得る。別の例として、前記チャネル品質は、ＳＩＮＲ（ＳｉｇｎａｌｔｏＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）、ＳＮＲ（ＳｉｇｎａｌａｎｄＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）、ＣＩＮＲ（ＣａｒｒｉｅｒｔｏＩｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ）の中の１つであり得る。ここで、前記受信端は、前記送信端の送信ビーム別にチャネル品質を測定する。すなわち、前記参照信号は、前記送信端で各送信ビームにビームフォーミングされて繰り返して送信される。換言すれば、送信ビーム個数だけの参照信号が送信され得る。

以降、前記受信端は、ステップ１００５に進み、前記送信端のビームサブセット情報に基づいてデータ信号に適用される送信ビーム組み合わせを決定する。この時、前記受信端は、適用されるＭＩＭＯモードを考慮した基準によって複数のビームを選択することによって、前記送信ビーム組み合わせを決定する。前記送信ビーム組み合わせの決定に関する具体的過程は本開示の例示的な実施形態によって異なる場合がある。以下、本開示は、以下図１２乃至以下図１５を参照して前記送信ビーム組み合わせを決定する例示的な実施形態を説明する。

前記送信ビーム組み合わせを決定した後、前記受信端は、ステップ１００７に進み、前記送信ビーム組み合わせによる有効チャネル（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｈａｎｎｅｌ）を算出する。この時、前記受信端は、互いに異なるＭＩＭＯモードに対して選択された複数のビーム組み合わせのそれぞれに対する有効チャネルを算出できる。換言すれば、前記受信端は、ＭＩＭＯモード別有効チャネルを決定できる。前記有効チャネルは、実際のチャネル及びビーム係数の積で表されるもので、アナログビームフォーミングによる影響を考慮したチャネルを意味する。ただし、データを送信するための前記有効チャネルを算出するために、前記受信端が必ず前記ビーム係数を知らなければならないことはない。例えば、前記有効チャネルは、ビームフォーミングが適用された参照信号を介して推定されたチャネル値の組み合わせで算出されることができる。

前記有効チャネルを算出した後、前記受信端は、ステップ１００９に進み、前記有効チャネルに基づいてプリコーディング行列を選択する。前記プリコーディング行列はデジタルビームフォーミングのためのビーム係数を示す行列であって、ＰＭＩ（ＰｒｅｃｏｄｉｎｇＭａｔｒｉｘＩｎｄｅｘ）で識別されることができる。例えば、前記受信端はＭＩＭＯモードに応じてプリコーディング行列を選択できる。ここで、前記ＭＩＭＯモードは、ダイバーシティモード、空間多重化モードの中の１つであり得る。

前記プリコーディング行列を選択した後、前記受信端は、ステップ１０１１に進み、前記送信ビーム組み合わせ及び前記プリコーディング行列の選択結果を前記送信端にフィードバックする。前記選択結果は、前記送信ビーム組み合わせに含まれるビームを指示するアナログビームインデックス、前記プリコーディング行列を指示するデジタルビームインデックス（例：ＰＭＩ）を含むことができる。本開示の他の例示的な実施形態によれば、前記受信端は、複数のＭＩＭＯモードに対する送信ビーム組み合わせ及び送信ビーム組み合わせに対する有効チャネルをフィードバックすることができる。この場合、実行されるＭＩＭＯモードは前記送信端によって決定されることができる。

以降、前記受信端は、ステップ１０１３に進み、データ信号を受信する。前記データ信号は、送信端でデジタルビームフォーミング及びアナログビームフォーミングされた後送信される。この時、前記デジタルビームフォーミングは、前記ステップ１０１１にてフィードバックされたプリコーディング行列によって、前記アナログビームフォーミングは前記ステップ１０１１にてフィードバックされた送信ビーム組み合わせによって行われる。

図１１は、本開示の例示的な実施形態による無線通信システムにおける送信端の動作手順を図示している。

上記図１１を参照すると、前記送信端は、ステップ１１０１にて、前記送信端の送信ビームサブセット情報を受信端に送信する。前記サブセット情報は、前記送信端のアナログ送信ビームを少なくとも１つのサブセットに分類した結果を示す情報及び前記サブセットを決定するために使用される情報の中の１つを含むことができる。例えば、前記受信端が端末の場合、前記送信端は、前記受信端の初期アクセス過程で前記サブセット情報を送信したり、又は、前記受信端の前記初期アクセスの直後前記サブセット情報を送信したり、又は、基地局で放送するシステム情報を介して前記サブセット情報を送信したり、又は、前記受信端のハンドオーバ手順中に前記サブセット情報を送信できる。別の例として、前記受信端が基地局の場合、前記受信端は、前記送信端の初期アクセス過程で前記サブセット情報を受信したり、又は、前記送信端の前記初期アクセスの直後前記サブセット情報を受信したり、又は、前記送信端のハンドオーバ手順中に前記サブセット情報を受信できる。

以降、前記送信端は、ステップ１１０３にて、前記受信端から送信ビーム組み合わせ及びプリコーディング行列の選択結果を受信する。前記選択結果は、前記送信ビーム組み合わせに含まれるビームを指示するアナログビームインデックス、前記プリコーディング行列を指示するデジタルビームインデックス（例：ＰＭＩ）を含むことができる。

以降、前記送信端は、ステップ１１０５に進み、データ信号を送信する。具体的には、前記送信端は、前記受信端に送信するデータを変調し、デジタルビームフォーミング及びアナログビームフォーミングした後、ビームフォーミングされた信号を送信する。この時、前記デジタルビームフォーミングは、前記ステップ１１０３にて、フィードバックされたプリコーディング行列によって、前記アナログビームフォーミングは前記ステップ１１０３にてフィードバックされた送信ビーム組み合わせによって行われる。

上述のように、受信端は、送信端の送信ビームサブセットに基づいてデータ送信に使用される送信ビーム組み合わせを決定する。この時、前記送信ビーム組み合わせはＭＩＭＯモードに応じて他の基準によって決定されることができる。前記ＭＩＭＯモードによる送信ビーム組み合わせの決定を簡単に説明すれば次のとおりである。

例えば、送信端の全体の送信ビームセットＢは｛ｂ０，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５，ｂ６，ｂ７，ｂ８，ｂ９，ｂ１０，ｂ１１，ｂ１２，ｂ１３，ｂ１４，ｂ１５｝であり得る。この時、送信ビームサブセットはＢ１及びＢ２であって，Ｂ１は｛ｂ０，ｂ２，ｂ４，ｂ６，ｂ８，ｂ１０，ｂ１２，ｂ１４｝、Ｂ２は｛ｂ１，ｂ３，ｂ５，ｂ７，ｂ９，ｂ１１，ｂ１３，ｂ１５｝で定義されることができる。

ＭＩＭＯモードがダイバーシティモードの場合、送信ビーム組み合わせは、各サブセットで最大受信信号強度を有する１つのビームを選択することによって決定されることができる。具体的には、２×１ダイバーシティの場合、前記受信端は、サブセットＢ１で最大受信信号強度を有する１つのビームを、サブセットＢ２で最大受信信号強度を有する１つのビームを前記ビーム組み合わせに含む。前記ダイバーシティモードの場合、ダイバーシティ次数（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙｏｒｄｅｒ）よりもＳＮＲ利得（ｇａｉｎ）が性能に大きな影響を与えるからである。別の例として、前記ＭＩＭＯモードがダイバーシティモードの場合、前記サブセットに関係なくビーム間の相関度を考慮して前記送信ビーム組み合わせが決定されることができる。具体的には、２×１ダイバーシティの場合、前記受信端は、前記全体送信ビームセットＢでビームインデックスを受信信号強度を基準に降順に整列した後、相関度に関係なく最大の受信信号強度を提供する２つのビームを選択できる。

ＭＩＭＯモードが空間多重化モードの場合、送信ビーム組み合わせは、各サブセットで受信信号強度が高い必要な個数のビームを選択した後、最大の受信信号強度合計を有するサブセットを選択することによって決定されることができる。具体的には、２×２空間多重化の場合、前記受信端は、サブセットＢ１で最大の受信信号強度を有する２つのビームを、サブセットＢ２で最大の受信信号強度を有する２つのビームを判断した後、Ｂ１及びＢ２のうちより大きな受信信号強度合計を有するサブセットと判断された２つのビームを前記送信ビーム組み合わせに含む。前記空間多重化モードの場合、有効チャネルの相関度を下げることが性能に大きな影響を与えるからである。別の例として、前記ＭＩＭＯモードがダイバーシティモードの場合、前記サブセットに関係なくビーム間の相関度を考慮して前記ビーム組み合わせが決定されることができる。具体的には、２×２空間多重化の場合、前記受信端は、前記全体送信ビームセットＢでビームインデックスを受信信号強度を基準に降順に整列した後、最大の受信信号強度を有する１番目ビームを選択する。そして、前記受信端は、前記１番目ビームと２番目ビームの相関度がしきい値未満であれば、前記２番目ビームを選択し、前記相関度がしきい値以上であれば、前記受信端は前記１番目ビームを３番目ビームと比較する。前記受信端はこれを繰り返して２つのビームを選択する。

以下、本開示は、以下図１２乃至以下図１５を参照して上述した送信ビーム組み合わせの決定の例示的な実施形態を具体的に説明する。以下、図１２乃至以下図１５で、受信端は受信信号強度に基づいてビームを選択する。しかし、前記受信信号強度はチャネル品質の一例であって、前記受信信号強度はＳＩＮＲ、ＣＩＮＲ、ＳＮＲなど他の指標（ｍｅｔｒｉｃ）で代替できる。

図１２は、本開示の例示的な実施形態による無線通信システムにおける受信端のビーム組み合わせの決定手順を図示している。

上記図１２を参照すると、前記受信端は、ステップ１２０１にて、サブセット別最大受信信号強度を有するビームを判断する。換言すれば、前記受信端は、送信端の全ての送信ビームのそれぞれに対する受信信号強度を測定し、各サブセットで最大受信信号強度を有するビームを判断する。これにより、前記サブセット個数だけのビームが識別される。

以降、前記受信端は、ステップ１２０３に進み、ダイバーシティ次数に対応する個数だけサブセットあたり１つのビームを選択する。すなわち、前記受信端は、前記ステップ１２０１にて識別されたサブセット別最大受信信号強度を有するビームの中から前記ダイバーシティ次数に対応する個数だけのビームを選択する。例えば、前記受信端は、最も高い受信信号強度を有するビームを選択できる。別の例として、前記受信端は、サブセット別ビームの中から相関度が最も高い組み合わせのビームを選択できる。

図１３は、本開示の他の例示的な実施形態による無線通信システムにおける受信端のビーム組み合わせの決定手順を図示している。

上記図１３を参照すると、前記受信端は、ステップ１３０１にて、全てのサブセットで受信信号強度の順にビームを整列する。すなわち、前記受信端は、サブセットに関係なくビームを整列する。

以降、前記受信端は、ステップ１３０３に進み、サブセットに関係なくダイバーシティ次数に対応する個数だけ受信信号強度の順に従ってビームを選択する。例えば、ダイバーシティ次数が２の場合、前記受信端は、全体ビームの中で受信信号強度が大きい２つのビームを前記ビーム組み合わせに含む。

上記図１３に示す例示的な実施形態はサブセットに関係なくビームを選択する。本開示の他の例示的な実施形態によれば、前記受信端は、ダイバーシティ次数に対応する個数だけビームを選択するが、１つのサブセット内のビームで前記ビーム組み合わせを決定できる。この時、前記１つのサブセットは予め定義された基準によって選択されることができる。例えば、前記１つのサブセットは平均信号強度が最大のサブセットであり得る。

図１４は、本開示のさらに他の例示的な実施形態による無線通信システムにおける受信端のビーム組み合わせの決定手順を図示している。

上記図１４を参照すると、前記受信端は、ステップ１４０１にて、各サブセットで受信信号強度の順に空間多重化次数に対応する個数のビームを判断する。例えば、前記空間多重化次数が２の場合、前記受信端は、各サブセットで受信信号強度が大きい２つのビームを判断する。これにより、各サブセットごとに、２つの大きな受信信号強度を有するビームが識別される。

以降、前記受信端は、ステップ１４０３に進み、前記最大の受信信号強度合計を有するサブセットで判断されたビームを識別する。換言すれば、前記受信端は、前記ステップ１４０１にて、識別されたビームのサブセット別受信信号強度合計を算出し、前記受信信号強度合計が最大のサブセットで識別されたビームを前記ビーム組み合わせに含む。

図１５は、本開示のさらに他の例示的な実施形態による無線通信システムにおける受信端のビーム組み合わせの決定手順を図示している。

上記図１５を参照すると、前記受信端は、ステップ１５０１にて、全てのサブセットで受信信号強度の順にビームを整列する。すなわち、前記受信端はサブセットに関係なくビームを整列する。

前記ビームを整列した後、前記受信端は、ステップ１５０３に進み、最大受信信号強度を有する１番目ビームを選択する。換言すれば、前記受信端は、全体送信ビームのうち最大の受信信号強度を有するビームを前記ビーム組み合わせに含む。

以降、前記受信端は、ステップ１５０５に進み、選択されたビーム及びｎ番目ビーム間の相関度がしきい値未満であるかを判断する。ここで、前記ｎは、最初２に初期化される。もし、前記相関度が前記しきい値以上であれば、前記受信端は、ステップ１５０７に進み、前記ｎを１増加させた後、前記ステップ１５０５に戻る。この時、前記選択されたビームが複数の場合、前記相関度がしきい値未満であるかの判断は各選択されたビームに対して行われ、少なくとも１つの選択されたビームと前記ｎ番目ビーム間の相関度がしきい値以上であれば、前記受信端は前記ステップ１５０７に進む。

一方、前記相関度が前記しきい値未満であれば、前記受信端は、ステップ１５０９に進み、前記ｎ番目ビームを選択する。換言すれば、前記受信端は、前記ｎ番目ビームを前記ビーム組み合わせに含む。

以降、前記受信端は、ステップ１５１１に進み、空間多重化次数だけのビームが選択されたかを判断する。換言すれば、前記受信端は、必要な個数のビームの選択を完了したかを判断する。前記空間多重化次数だけのビームが選択されなかった場合、前記受信端は前記ステップ１５０７に進み、前記ｎを１増加させた後、前記ステップ１５０５に戻る。すなわち、前記受信端は、前記空間多重化次数だけのビームが選択されるまで前記ステップ１５０５乃至ステップ１５０９を繰り返す。

図１６は、本開示の他の例示的な実施形態による無線通信システムにおける送信端の構成を示すブロック図を図示している。

上記図１６を参照すると、前記送信端は、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）処理部１６１０、基底帯域（ｂａｓｅｂａｎｄ）処理部１６２０、保存部１６３０、制御部１６４０を含む。

前記ＲＦ処理部１６１０は、信号の帯域変換、増幅など無線チャネルを介して信号を送受信するための機能を行う。すなわち、前記ＲＦ処理部１６１０は、前記基底帯域処理部１６２０から提供される基底帯域信号をＲＦ帯域信号にアップコンバートした後、アンテナを介してＲＦ帯域信号を送信し、前記アンテナを介して受信されるＲＦ帯域信号を基底帯域信号にダウンコンバートする。例えば、前記ＲＦ処理部１６１０は、送信フィルタ、受信フィルタ、増幅器、ミキサ（ｍｉｘｅｒ）、オシレータ（ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、ＤＡＣ（ＤｉｇｉｔａｌｔｏＡｎａｌｏｇＣｏｎｖｅｒｔｏｒ）、ＡＤＣ（ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｏｒ）などを含むことができる。上記図１６に示すように、前記送信端は複数のアンテナを具備し、前記複数のアンテナは少なくとも１つのアレイアンテナを構成できる。また、前記ＲＦ処理部１６１０は、前記複数のアンテナに対応する個数のＲＦチェーンを含むことができる。そして、前記ＲＦ処理部１６１０は、アナログビームフォーミングを行う。前記アナログビームフォーミングのために、前記ＲＦ処理部１６１０は、上記図１、上記図２又は上記図３の前記アナログビームフォーミングブロック１３０，２３０，３３０のような構成を含むことができる。

前記基底帯域処理部１６２０は、システムの物理階層規格に従って基底帯域信号及びビット列間の変換機能を行う。例えば、データを送信する際、前記基底帯域処理部１６２０は、送信ビット列を符号化及び変調することによって複素シンボルを生成する。また、フィードバック情報を受信する際、前記基底帯域処理部１６２０は、前記ＲＦ処理部１６１０から提供される基底帯域信号を復調及び復号して受信ビット列を復元する。例えば、ＯＦＤＭ方式に従う場合、データを送信する際、前記基底帯域処理部１６２０は、送信ビット列を符号化及び変調することによって複素シンボルを生成し、前記複素シンボルを副搬送波にマッピングした後、ＩＦＦＴ演算及びＣＰ挿入を介してＯＦＤＭシンボルを構成する。また、フィードバック情報を受信する際、前記基底帯域処理部１６２０は、前記ＲＦ処理部１６１０から提供される基底帯域信号をＯＦＤＭシンボル単位に分割し、ＦＦＴ演算を介して副搬送波にマッピングされた信号を復元した後、復調及び復号化して受信ビット列を復元する。また、前記基底帯域処理部１６２０は、デジタルビームフォーミングを行う。前記デジタルビームフォーミングのために、前記基底帯域処理部１６２０は、上記図１、上記図２又は上記図３の前記デジタルビームフォーミングブロック１１０，２１０，３１０のような構成を含むことができる。

前記基底帯域処理部１６２０及び前記ＲＦ処理部１６１０は、上述のように信号を送信及び受信する。これにより、前記基底帯域処理部１６２０及び前記ＲＦ処理部１６１０は、送信部、受信部、又は、送受信部（例えば、トランシーバ）と称することができる。

前記保存部１６３０は、前記送信端の動作のための基本プログラム、アプリケーションプログラム、設定情報などのデータを保存する。特に、前記保存部１６３０は、前記送信端の送信ビーム間の相関度を基準に定義された送信ビームサブセット情報を保存する。例えば、前記送信ビームサブセットは、上記表１又は上記表２のようなアルゴリズムによって定義されることができる。又は、前記保存部１６３０は、前記送信端の受信ビーム間の相関度を基準に定義された受信ビームサブセット情報を保存することができる。そして、前記保存部１６３０は、前記制御部１６４０の要求によって保存されたデータを提供する。

前記制御部１６４０は、前記送信端の全般的な動作を制御する。例えば、前記制御部１６４０は、前記基底帯域処理部１６２０及び前記ＲＦ処理部１６１０を介して信号を送受信する。本開示の例示的な実施形態によれば、前記制御部１６４０は、受信端にビームサブセット情報を提供し、前記受信端からのフィードバック情報に応じてビームフォーミングを行うための制御を行う。例えば、前記制御部１６４０は、前記送信端が上記図１１に示す手順を行うように制御する。本開示の例示的な実施形態による前記制御部１６４０の動作は次のとおりである。

前記制御部１６４０は、前記基底帯域処理部１６２０及び前記ＲＦ処理部１６１０を介して前記送信端の前記保存部１６３０に保存されたビームサブセット情報を受信端に送信する。以降、前記制御部１６４０は、前記ＲＦ処理部１６１０及び前記基底帯域処理部１６２０を介して前記受信端から送信ビーム組み合わせ及びプリコーディング行列の選択結果を含むフィードバック情報を受信し、前記受信されたフィードバック情報に応じてデータ信号をデジタルビームフォーミング及びアナログビームフォーミングするように前記基底帯域処理部１６２０及び前記ＲＦ処理部１６１０を制御する。

図１７は、本開示の他の例示的な実施形態による無線通信システムにおける受信端のブロック構成を図示している。

上記図１７を参照すると、前記受信端は、ＲＦ処理部１７１０、基底帯域処理部１７２０、保存部１７３０、制御部１７４０を含む。

前記ＲＦ処理部１７１０は、信号の帯域変換、増幅など無線チャネルを介して信号を送受信するための機能を行う。すなわち、前記ＲＦ処理部１７１０は、前記基底帯域処理部１７２０から提供される基底帯域信号をＲＦ帯域信号にアップコンバートした後、アンテナを介してＲＦ帯域信号を送信し、前記アンテナを介して受信されるＲＦ帯域信号を基底帯域信号にダウンコンバートする。例えば、前記ＲＦ処理部１７１０は、送信フィルタ、受信フィルタ、増幅器、ミキサ、オシレータ、ＤＡＣ、ＡＤＣなどを含むことができる。上記図１７に示すように、前記受信端は、複数のアンテナを具備し、前記複数のアンテナは少なくとも１つのアレイアンテナを構成できる。また、前記ＲＦ処理部１７１０は、前記複数のアンテナに対応する個数のＲＦチェーンを含むことができる。そして、前記ＲＦ処理部１７１０は、アナログビームフォーミングを行うことができる。前記アナログビームフォーミングのために、前記ＲＦ処理部１７１０は、上記図１、上記図２又は上記図３の前記アナログビームフォーミングブロック１３０，２３０又は３３０のような構成を含むことができる。

前記基底帯域処理部１７２０は、システムの物理階層規格に従って基底帯域信号及びビット列間の変換機能を行う。例えば、フィードバック情報を送信する際、前記基底帯域処理部１７２０は、送信ビット列を符号化及び変調することによって複素シンボルを生成する。また、データを受信する際、前記基底帯域処理部１７２０は、前記ＲＦ処理部１７１０から提供される基底帯域信号を復調及び復号化して受信ビット列を復元する。例えば、ＯＦＤＭ方式に従う場合、フィードバック情報を送信する際、前記基底帯域処理部１７２０は、送信ビット列を符号化及び変調することによって複素シンボルを生成し、前記複素シンボルを副搬送波にマッピングした後、ＩＦＦＴ演算及びＣＰ挿入を介してＯＦＤＭシンボルを構成する。また、データを受信する際、前記基底帯域処理部１７２０は、前記ＲＦ処理部１７１０から提供される基底帯域信号をＯＦＤＭシンボル単位に分割し、ＦＦＴ演算を介して副搬送波にマッピングされた信号を復元した後、復調及び復号化を介して受信ビット列を復元する。また、前記基底帯域処理部１７２０は、デジタルビームフォーミングを行うことができる。前記デジタルビームフォーミングのために、前記基底帯域処理部１７２０は、上記図１、上記図２又は上記図３の前記デジタルビームフォーミングブロック１１０，１２０又は１３０のような構成を含むことができる。

前記基底帯域処理部１７２０及び前記ＲＦ処理部１７１０は、上述のように信号を送信及び受信する。これにより、前記基底帯域処理部１７２０及び前記ＲＦ処理部１７１０は、送信部、受信部、又は、送受信部と称することができる。

前記保存部１７３０は、前記受信端動作のための基本プログラム、アプリケーションプログラム、設定情報などのデータを保存する。特に、前記保存部１７３０は、送信端から提供された前記送信端の送信ビーム間の相関度を基準に定義された送信ビームサブセット情報を保存する。例えば、前記送信ビームサブセットは、上記表１又は上記表２のようなアルゴリズムによって定義されることができる。又は、前記保存部１７３０は、前記送信端の受信ビーム間の相関度を基準に定義された受信ビームサブセット情報を保存することができる。さらに、前記保存部１７３０は、前記受信端の受信ビーム間の相関度を基準に定義された受信ビームサブセット情報又は前記受信端の送信ビーム間の相関度を基準に定義された送信ビームサブセット情報をさらに保存することができる。そして、前記保存部１７３０は、前記制御部１７４０の要求によって保存されたデータを提供する。

前記制御部１７４０は、前記受信端の全般的な動作を制御する。例えば、前記制御部１７４０は、前記基底帯域処理部１７２０及び前記ＲＦ処理部１７１０を介して信号を送受信する。本開示の例示的な実施形態によれば、前記制御部１７４０は、送信端からビームサブセット情報を提供され、前記ビームサブセット情報に基づいてデータ通信に使用されるアナログビーム組み合わせ及びデジタルビームを決定できる。例えば、前記制御部１７４０は、前記受信端が上記図１０に示す手順を行うように制御する。また、前記制御部１７４０は、前記受信端が上記図１２乃至上記図１５に示す手順を行うように制御する。本開示の例示的な実施形態による前記制御部１７４０の動作は次のとおりである。

前記制御部１７４０は、前記ＲＦ処理部１７１０及び前記基底帯域処理部１７２０を介して送信端の送信ビームサブセット情報を受信し、前記送信端で送信される参照信号を用いてチャネル品質を測定する。以降、前記制御部１７４０は、前記送信端のビームサブセット情報に基づいてデータ信号に適用される送信ビーム組み合わせを決定した後、前記送信ビーム組み合わせによる有効チャネルを算出する。前記有効チャネルを算出した後、前記制御部１７４０は、前記有効チャネルに基づいてＭＩＭＯモードに適したプリコーディング行列を選択する。前記プリコーディング行列を選択した後、前記制御部１７４０は、前記送信ビーム組み合わせ及び前記プリコーディング行列の選択結果を含むフィードバック情報を生成した後、前記基底帯域処理部１７２０及び前記ＲＦ処理部１７１０を介して前記フィードバック情報を送信する。以降、前記制御部１７４０は、前記フィードバック情報に応じてデジタルビームフォーミング及びアナログビームフォーミングされたデータ信号を受信する。

上述した制御部１７４０の動作中、前記送信ビーム組み合わせを決定するに際し、ＭＩＭＯモードに応じて予め定義された規則が適用される。例えば、ＭＩＭＯモードがダイバーシティモードの場合、送信ビーム組み合わせは各サブセットで最大受信信号強度を有する１つのビームを選択することによって決定されることができる。別の例として、前記ＭＩＭＯモードがダイバーシティモードの場合、前記サブセットに関係なくビームの受信信号強度を考慮して前記ビーム組み合わせが決定されることができる。さらに別の例として、前記ＭＩＭＯモードがダイバーシティモードの場合、特定の１つのサブセット内のビームのみで前記ビーム組み合わせが決定されることができる。例えば、ＭＩＭＯモードが空間多重化モードの場合、送信ビーム組み合わせは、各サブセットで受信信号強度が高い必要な個数のビームを選択した後、最大の受信信号強度合計を有するサブセットを選択することによって決定されることができる。

ハイブリッド（ｈｙｂｒｉｄ）ビームフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）をサポートする無線通信システムで、アナログビーム間の相関度によってビームのサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）を定義し、ＭＩＭＯ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ）モードに応じて前記サブセットを考慮してビームを選択することによって、効果的なビームフォーミングを行うことができる。

本発明の請求項又は明細書に記載された実施形態による方法は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせの形態で具現される（ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ）ことができる。

そのようなソフトウェアはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に保存されることができる。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、少なくとも１つのプログラム（ソフトウェアモジュール）、電子装置で少なくとも１つのプロセッサによって実行される際、電子装置が本発明の方法を実施するようにする命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）を含む少なくとも１つのプログラムを保存する。

このようなソフトウェアは、揮発性（ｖｏｌａｔｉｌｅ）又は（ＲＯＭ：ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）のような不揮発性（ｎｏｎ−ｖｏｌａｔｉｌｅ）記憶装置の形態に、又はラム（ＲＡＭ：ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）、メモリチップ（ｍｅｍｏｒｙｃｈｉｐｓ）、装置又は集積回路（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｃｉｒｃｕｉｔｓ）のようなメモリの形態に、又はコンパクトディスクロム（ＣＤ−ＲＯＭ：ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ−ＲＯＭ）、デジタル多目的ディスク（ＤＶＤｓ：ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃｓ）、磁気ディスク（ｍａｇｎｅｔｉｃｄｉｓｋ）又は磁気テープ（ｍａｇｎｅｔｉｃｔａｐｅ）などのような光学又は磁気的読み取り可能な媒体に、保存されることができる。

記憶装置及び保存メディアは、実行の際に、本発明の実施形態を具現する命令を含むプログラム又はプログラムを保存するために適切なマシン読み取り可能な記憶手段の実施形態である。実施形態は、本明細書の請求項のいずれか一項に請求された装置又は方法を具現するためのコードを含むプログラム、及びそのようなプログラムを保存するマシン読み取り可能な記憶媒体を提供する。さらに、そのようなプログラムは、有線又は無線接続を介して伝達される通信信号のようないかなる媒体によって電子的に伝達されることができ、実施形態は同等なものを適切に含む。

上述の本開示の具体的な実施形態で、発明に含まれる構成要素は提示された具体的な実施形態によって単数又は複数で表された。しかし、単数又は複数の表現は説明の便宜のために提示した状況に適するように選択されたものであって、本開示は単数又は複数の構成要素に制限されるものでなく、複数で表された構成要素であっても単数で構成されたり、単数で表された構成要素であって複数で構成されることができる。

一方、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で様々な変形が可能であることは勿論である。したがって、本発明の範囲は説明された実施形態に限定されて定められてはならず、後述する特許請求の範囲のみでなくその特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。

１１０デジタルビームフォーミングブロック
１１２エンコーダ
１１４基底帯域プリコーダ
１２０チェーンブロック
１２４Ｐ／Ｓブロック
１２６ＤＡＣ
１３０アナログビームフォーミングブロック
１３２−１ミキサ
１３２−Ｎミキサ
１３４−１１ＲＦビームフォーマ
１３４−１ＫＲＦビームフォーマ
１３４−Ｎ１ＲＦビームフォーマ
１３４−ＮＫＲＦビームフォーマ
１３６−１加算器
１３６−Ｋ加算器
１３８−１ＰＡ
１３８−ＫＰＡ
１４０アレイアンテナ
２１０デジタルビームフォーミングブロック
２１２ＭＩＭＯエンコーダ
２１４基底帯域プリコーダ
２２０チェーンブロック
２２２ＩＦＦＴブロック
２２４Ｐ／Ｓブロック
２２６ＤＡＣ
２３２−１ミキサ
２３２−Ｎミキサ
２３４−１１ＲＦビームフォーマ
２３４−１ＫＲＦビームフォーマ
２３４−Ｎ１ＲＦビームフォーマ
２３４−ＮＫＲＦビームフォーマ
２３８−１１ＰＡ
２３８−１ＫＰＡ
２３８−Ｎ１ＰＡ
２３８−ＮＫＰＡ
２４０−１サブアレイアンテナ
２４０−Ｍサブアレイアンテナ
３１０デジタルビームフォーミングブロック
３１２ＭＩＭＯエンコーダ
３１４基底帯域プリコーダ
３２０チェーンブロック
３２２ＩＦＦＴブロック
３２４Ｐ／Ｓブロック
３２６ＤＡＣ
３３０アナログビームフォーミングブロック
３３２−１ミキサ
３３２−Ｎミキサ
３３４−１１ＲＦビームフォーマサブセット
３３４−１ＫＲＦビームフォーマサブセット
３３４−Ｎ１ＲＦビームフォーマサブセット
３３４−ＮＫＲＦビームフォーマサブセット
３３６−１１加算器
３３６−１Ｋ加算器
３３６−Ｎ１加算器
３３６−ＮＫ加算器
３３８−１１ＰＡ
３３８−１ＫＰＡ
３３８−Ｎ１ＰＡ
３３８−ＮＫＰＡ
３４０−１サブアレイアンテナ
３４０−Ｎサブアレイアンテナ
４１０基地局
４２０端末
５１０基地局
５２０端末
６１０−１サービング基地局
６１０−２ターゲット基地局
６２０端末
７１０基地局
７２０端末
８１０−１サービング基地局
８１０−２ターゲット基地局
８２０端末
１６１０ＲＦ処理部
１６２０基底帯域処理部
１６３０保存部
１６４０制御部
１７１０ＲＦ処理部
１７２０基底帯域処理部
１７３０保存部
１７４０制御部

Claims

無線通信システムにおける受信端の動作方法であって、
送信端から前記送信端のアナログビーム（ｂｅａｍ）に関するサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報を受信する過程と、
前記アナログビームのうち、前記受信端へのデータ信号の送信に使用される送信ビームの組み合わせに関する情報を送信する過程を含み、
前記送信ビームの組み合わせは、前記サブセット情報に基づいて決定され、
前記サブセット情報は、前記アナログビームが分類される少なくとも１つのサブセット及び前記少なくとも１つのサブセットを分類するために使用される情報の中の１つを含み、
前記少なくとも１つのサブセットに含まれた各ペアのビームの間の相関度は、しきい値以下である方法。
前記送信ビームの組み合わせは、空間多重化（ｓｐａｔｉａｌｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）のために同じサブセットに属する請求項１に記載の方法。
各サブセットで最も優れたチャネル品質を提供する、多重化次数（ｏｒｄｅｒ）に対応する個数のアナログビームを識別する過程と、
サブセット別に識別されたアナログビームの個数のチャネル品質合計（ｓｕｍ）を算出する過程と、
各サブセット内の、最大のチャネル品質合計を有するアナログビームを前記送信ビームの組み合わせとして決定する過程と、をさらに含む請求項２に記載の方法。
前記送信ビームの組み合わせは、空間多重化（ｓｐａｔｉａｌｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）のためのビーム組み合わせとして、全ての送信ビームのうち、最大のチャネル品質値を提供し、前記しきい値未満の相関度を有する多重化次数に対応する個数の送信ビームを含む請求項１に記載の方法。
前記送信端の全てのアナログビームのうち最大のチャネル品質を有する第１ビームを選択する過程と、
前記チャネル品質が大きい順に、前記第１ビームを残りのビームのそれぞれと比較する過程と、
前記第１ビームと前記残りのビームの１つとの間の相関度が前記しきい値以上である該当ビームを前記送信ビームの組み合わせから除く過程と、
前記相関度が前記しきい値未満であるビームを前記送信ビームの組み合わせに含む過程と、を含む請求項４に記載の方法。
前記送信ビームの組み合わせは、ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）のために異なるサブセットに属する請求項１に記載の方法。
前記送信端の全てのアナログビームのうち最大のチャネル品質を有する第１ビームを選択する過程と、
前記チャネル品質が大きい順に、前記第１ビームを残りのアナログビームの各１つと比較する過程と、
１つの残りのアナログビームが前記第１ビームと同じサブセットに属する前記１つの残りのアナログビームを前記送信ビームの組み合わせから除く過程と、
前記１つの残りのアナログビームが前記第１ビームと同じサブセットに属しない前記１つのアナログビームを前記送信ビームの組み合わせに含む過程と、を含む請求項６に記載の方法。
前記送信ビームの組み合わせは、ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）のためのビーム組み合わせとして、サブセットの送信ビーム又は全ての送信ビームのうち最大のチャネル品質値を有するダイバーシティ次数に対応する個数の送信ビームを含む請求項１に記載の方法。
前記サブセット情報は、前記送信端のアナログビーム係数を構成する大きさ及び位相値ベクター（ｖｅｃｔｏｒ）セット、前記送信端のアナログビーム係数を示す操舵角（ｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅ）値セット、前記送信端の分類されたサブセットを示すＭＩＭＯモード別ビットマップ（ｂｉｔｍａｐ）の中の少なくとも１つを含む請求項１に記載の方法。
サブセットの中の２つの送信ビームの全てのペア（ｐａｉｒ）の相関度が前記しきい値以下になるように送信ビームを分類するサブセットを決定する過程をさらに含む請求項９に記載の方法。
前記少なくとも１つのサブセットは、ＭＩＭＯ（multiple input multiple output）モードに応じて互いに異なるように決定される請求項１に記載の方法。
前記サブセット情報は、周期的に放送されるシステム情報として受信されたり、初期アクセス手順中に受信されたり、前記初期アクセス手順後に受信されたり、又は、ハンドオーバ手順中に交換されるシステム情報を介して受信される請求項１に記載の方法。
前記送信端によって送信される少なくとも１つの参照信号を用いて各送信ビームに対するチャネル品質を測定する過程をさらに含む請求項１に記載の方法。
前記送信ビームの組み合わせに対する有効チャネル（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｈａｎｎｅｌ）を算出する過程と、
前記有効チャネルに基づいてデジタルビームフォーミングのためのプリコーディング（ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）行列を選択する過程と、
前記送信ビームの組み合わせ及び前記選択されたプリコーディング行列を前記送信端に送信する過程と、
前記送信端で前記プリコーディング行列によってデジタルビームフォーミングされ、前記送信ビームの組み合わせによってアナログビームフォーミングされたデータ信号を受信する過程と、をさらに含む請求項１に記載の方法。
無線通信システムにおける送信端の動作方法であって、
前記送信端のアナログビーム（ｂｅａｍ）に関するサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報を送信する過程と、
前記アナログビームのうち、前記サブセット情報に基づいて決定された送信ビームの組み合わせに関する情報を受信端から受信する過程と、
前記送信ビームの組み合わせを用いて、前記受信端へのデータ信号の送信のためにアナログビームフォーミングを行う過程と、を含み、
前記サブセット情報は、前記アナログビームが分類された少なくとも１つのサブセット及び前記少なくとも１つのサブセットを決定するために使用される情報の中の１つを含み、
前記少なくとも１つのサブセットに含まれた各ペアのビームの間の相関度は、しきい値以下である方法。
前記送信ビームの組み合わせは、空間多重化（ｓｐａｔｉａｌｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）のために同じサブセットに属する請求項１５に記載の方法。
前記送信ビームの組み合わせは、ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）のために互いに異なるサブセットに属する請求項１５に記載の方法。
前記サブセット情報は、前記送信端のアナログビーム係数を構成する大きさ及び位相値ベクター（ｖｅｃｔｏｒ）セット、前記送信端のアナログビーム係数を示す操舵角（ｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅ）値セット、前記送信端の分類されたサブセットを示すＭＩＭＯモード別ビットマップ（ｂｉｔｍａｐ）の中の少なくとも１つを含む請求項１５に記載の方法。
前記サブセット情報は、ＭＩＭＯ（multiple input multiple output）モードに応じて異なるサブセットを含む請求項１５に記載の方法。
前記サブセット情報は、周期的に放送されるシステム情報として送信されたり、初期アクセス手順中に送信されたり、前記初期アクセス手順後に送信されたり、又は、ハンドオーバ手順中に交換されるシステム情報を介して送信される請求項１５に記載の方法。
無線通信システムにおける受信端の装置であって、
送信端から前記送信端のアナログビーム（ｂｅａｍ）に関するサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報を受信し、前記アナログビームのうち前記受信端へのデータ信号の送信に使用される送信ビームの組み合わせに関する情報を送信する送受信部を含み、
前記送信ビームの組み合わせは、前記サブセット情報に基づいて決定され、
前記サブセット情報は、前記アナログビームが分類される少なくとも１つのサブセット及び前記少なくとも１つのサブセットを分類するために使用される情報の中の１つを含み、
前記少なくとも１つのサブセットに含まれた各ペアのビームの間の相関度は、しきい値以下である装置。
前記送信ビームの組み合わせは、空間多重化（ｓｐａｔｉａｌｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）のために同じサブセットに属する請求項２１に記載の装置。
各サブセットで最も優れたチャネル品質を提供する、多重化次数（ｏｒｄｅｒ）に対応する個数のビームを識別し、サブセット別に識別されたビームのチャネル品質合計（ｓｕｍ）を算出し、最大のチャネル品質合計を有するサブセットで識別されたビームを前記送信ビームの組み合わせとして決定する制御部をさらに含む請求項２２に記載の装置。
前記送信ビームの組み合わせは、空間多重化（ｓｐａｔｉａｌｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）のためのビーム組み合わせとして、全ての送信ビームのうち最大のチャネル品質値を提供し、そして、しきい値未満の相関度を有する多重化次数に対応する個数の送信ビームを含む請求項２１に記載の装置。
前記送信端の全てのアナログビームのうち最大のチャネル品質を有する第１ビームを選択し、前記チャネル品質が大きい順に残りのビームを順に比較し、比較の結果、前記第１ビームとの相関度が前記しきい値以上であれば、該当ビームを前記送信ビームの組み合わせから除き、前記比較の結果、前記第１ビームとの相関度が前記しきい値未満である、該当ビームを前記送信ビームの組み合わせに含む制御部をさらに含む請求項２４に記載の装置。
前記送信ビームの組み合わせは、ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）のために異なるサブセットに属する請求項２１に記載の装置。
前記送信端の全てのアナログビームのうち最大のチャネル品質を提供する第１ビームを選択し、前記チャネル品質が大きい順に残りのビームを順に比較し、比較の結果、前記第１ビームと同じサブセットに属するビームを前記送信ビームの組み合わせから除き、前記比較の結果、前記第１ビームと同じサブセットに属しないビームを前記送信ビームの組み合わせに含む制御部をさらに含む請求項２６に記載の装置。
前記送信ビームの組み合わせは、ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）のためのビーム組み合わせとして、特定のサブセットの送信ビーム又は全ての送信ビームのうち最大のチャネル品質値を有するダイバーシティ次数に対応する個数の送信ビームを含む請求項２１に記載の装置。
前記サブセット情報は、前記送信端のアナログビーム係数を構成する大きさ及び位相値ベクター（ｖｅｃｔｏｒ）セット、前記送信端のアナログビーム係数を示す操舵角（ｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅ）値セット、前記送信端のサブセット分類結果を示すＭＩＭＯモード別ビットマップ（ｂｉｔｍａｐ）の中の少なくとも１つを含む請求項２１に記載の装置。
サブセットの中の２つの送信ビームの全てのペア（ｐａｉｒ）の相関度が前記しきい値以下になるように前記送信端が送信ビームに対するサブセット分類を決定する制御部をさらに含む請求項２９に記載の装置。
前記少なくとも１つのサブセットは、ＭＩＭＯ（multiple input multiple output）モードに応じて互いに異なるように決定される請求項２１に記載の装置。
前記サブセット情報は、周期的に放送されるシステム情報として受信されたり、初期アクセス手順中に受信されたり、前記初期アクセス手順後に受信されたり、又は、ハンドオーバ手順中に交換されるシステム情報を介して受信される請求項２１に記載の装置。
前記送信端によって送信される少なくとも１つの参照信号を用いて各送信ビームに対するチャネル品質を測定する制御部をさらに含む請求項２１に記載の装置。
前記送信ビームの組み合わせに対する有効チャネル（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｈａｎｎｅｌ）を算出し、前記有効チャネルに基づいてデジタルビームフォーミングのためのプリコーディング（ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ）行列を選択する制御部をさらに含み、
前記送受信部は、前記送信ビームの組み合わせ及び前記プリコーディング行列の選択結果を前記送信端に送信し、前記送信端で前記プリコーディング行列によってデジタルビームフォーミングされ、前記送信ビームの組み合わせによってアナログビームフォーミングされたデータ信号を受信する請求項２１に記載の装置。
無線通信システムにおける送信端の装置であって、
前記送信端のアナログビーム（ｂｅａｍ）に関するサブセット（ｓｕｂｓｅｔ）情報を送信し、前記アナログビームのうちサブセット情報に基づいて決定された送信ビームの組み合わせに関する情報を受信端から受信し、前記送信ビームの組み合わせを用いて、前記受信端からのデータ信号の送信のために対してアナログビームフォーミングを行う送受信部を含み、
前記サブセット情報は、前記アナログビームが分類された少なくとも１つのサブセット及び前記少なくとも１つのサブセットを分類するために使用される情報の中の１つを含み、
前記少なくとも１つのサブセットに含まれた各ペアのビームの間の相関度は、しきい値以下である装置。
前記送信ビームの組み合わせは、空間多重化（ｓｐａｔｉａｌｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）のために同じサブセットに属する請求項３５に記載の装置。
前記送信ビームの組み合わせは、ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）のために異なるサブセットに属する請求項３５に記載の装置。
前記サブセット情報は、前記送信端のアナログビーム係数を構成する大きさ及び位相値ベクター（ｖｅｃｔｏｒ）セット、前記送信端のアナログビーム係数を示す操舵角（ｓｔｅｅｒｉｎｇａｎｇｌｅ）値セット、前記送信端のサブセット分類結果を示すＭＩＭＯモード別ビットマップ（ｂｉｔｍａｐ）の中の少なくとも１つを含む請求項３５に記載の装置。
前記サブセット情報は、ＭＩＭＯ（multiple input multiple output）モードに応じて互いに異なるサブセット分類結果を含む請求項３５に記載の装置。
前記サブセット情報は、周期的に放送されるシステム情報として送信されたり、初期アクセス手順中に送信されたり、前記初期アクセス手順後に送信されたり、又は、ハンドオーバ手順中に交換されるシステム情報を介して受信される請求項３５に記載の装置。